专利名称：有源有机发光二极管显示器交流像素驱动电路及驱动方法
技术领域：
本发明涉及发光二极管显示器的像素驱动技术，尤其涉及有源有机发光二极管显示器交流像素驱动电路及驱动方法。
背景技术：
有源矩阵有机发光二极管显示器(Active-MatrixOrganic Light Emitting Diode =AMOLED)具有体积小、结构简单、自主发光、亮度高、可视角度大、响应时间短等优点，吸引了广泛的注意。目前，应用于AMOLED显示的薄膜晶体管主要有非晶硅薄膜晶体管(a_Si:H TFT) 和多晶硅薄膜晶体管(Poly-Si TFT)。然而，由于非晶硅材料的亚稳定性，a_Si:H TFTs的阈值电压因电应力的作用而随时间发生严重漂移。由于多晶硅材料上晶粒间界的随机分布， Poly-Si TFTs的阈值电压在像素之间分布不均勻，导致显示区域灰阶不均勻。逐渐成为研究热门的氧化锌基TFT和有机TFT也有类似的阈值电压漂移的问题。因此，传统的两个晶体管一个电容0T1C)像素电路结构不适合高质量的AMOLED显示。此外，还需考虑OLED的特性退化，OLED的退化会引起自身开启电压的升高，从而引起显示屏亮度的下降。OLED的特性退化可具体表述为一从电学特性上，OLED两端加载相同的电压流过OLED的电流减小； 二从光学特性上，OLED流过一样的电流发光亮度下降。当OLED器件制备出来后，器件结构、 有机材料、电极材料及制备工艺已经确定，驱动方式将对OLED的可靠工作产生重要影响， 选择良好的驱动方式有助于延长OLED的工作寿命。有诸多文献(如1. S. A. Van Slyke, C. H. Chen and C. W. Tang, App 1. Phys. Lett.，69 (15)，Oct. 1996 :2160-2162 ；2. D. Zou, Μ. Yahiro and Τ. Tsutsui, Jpn. J. Appl. Phys. , Vol. 37(1998) :L1406-L1408 ；3. D. Zou, Μ. Yahiro and Τ. Tsutsui,Appl. Phys. Lett. ,72(19) ,May 1998 :2484-2486.)指出，包含一反向偏置分量的脉冲驱动方式可有效提高OLED的工作寿命，这就是OLED的交流驱动方式。 OLED的反向偏置可以减少OLED中有机层的电荷累积，有助于OLED从退化中恢复过来，可改善OLED的电流-电压特性而提高能量利用效率，但是不会影响量子效率。目前，大部分的AMOLED像素电路设计要么实现OLED的交流驱动以延缓OLED的特性退化从而提高其工作寿命，但未能补偿TFT阈值电压漂移和OLED特性退化；要么实现补偿TFT阈值电压漂移和OLED特性退化，但未实现OLED的交流驱动。综合上述分析，一个比较理想的像素电路拓扑是在包含OLED的交流驱动方式基础上实现补偿TFT阈值电压漂移和OLED特性退化。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供有源有机发光二极管显示器交流像素驱动电路及驱动方法。本发明交流像素驱动电路可促进有机发光二极管从退化中恢复特性，有效提高有机发光二极管的工作寿命，并且有效补偿有源有机发光二极管显示器中驱动晶体管的阈值电压漂移和发光二极管开启电压的退化，从而大大提高发光二极管显示器发光亮度的均勻性。本发明的目的通过下述方案实现有源有机发光二极管显示器交流像素驱动电路，所述驱动电路包括第一晶体管、 第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、发光二极管；这些晶体管为多晶硅薄膜晶体管、非晶硅薄膜晶体管、氧化锌基薄膜晶体管或有机薄膜晶体管中的任意一种。所述第一晶体管的漏极接数据线，栅极接第一扫描控制线，源极接存储电容的A 端，所述第一晶体管为数据电压写入到第二晶体管的栅极并存储于存储电容提供通路；所述第二晶体管漏极接第三晶体管的源极，栅极接存储电容的A端，源极接第四晶体管的漏极以及存储电容的B端，并通过有机发光二极管与地相连，所述第二晶体管驱动有机发光二极管发光；所述第三晶体管漏极接电源线，栅极接发光控制线，所述第三晶体管为第二晶体管阈值电压存储提供充电通路并为驱动有机发光二极管发光提供通路；所述第四晶体管栅极接第二扫描控制线，源极接参考电位，所述第四晶体管提供有机发光二极管放电通路使B点电位降至参考电位，促使有机发光二极管两端电压反向， 并避免有机发光二极管在特性恢复阶段发光。上述有源有机发光二极管显示器交流像素驱动电路的驱动方法，包括下列步骤(1)特性恢复阶段第一扫描控制线、交流驱动控制线处于高电平，发光控制线处于低电平，数据线置为地电位电平，第一晶体管和第四晶体管导通，第三晶体管关断，A点电位通过第一晶体管被重置为地电位电平，阳极存储的电荷放电直至其电位与参考电位相等；这时的阴极电位大于阳极电位，由此有机发光二极管两端实现反向偏置而使有机发光二极管处于特性恢复阶段，从而实现有源有机发光二极管像素的交流驱动。在此阶段，第三晶体管处于关断状态导致第二晶体管不能流过电流，因而不会影响有机发光二极管阳极的放电。(2)阈值电压存储阶段第一扫描控制线保持原来的高电平，交流驱动控制线跳至低电平，发光控制线跳至高电平，数据线和A点电位维持为地电位电平，第一晶体管和第三晶体管处于导通状态，第四晶体管处于关断状态，电源通过第三晶体管、第二晶体管对有机发光二极管阳极B点进行充电直到第二晶体管截止，此时，存储电容两端电压即为第二晶体管的阈值电压。(3)数据电压写入阶段第一扫描控制线为高电平，交流驱动控制线和发光控制线为低电平，第一晶体管处于导通状态，第三晶体管和第四晶体管处于关断状态，数据电压通过第一晶体管写入到第二晶体管的栅极并由存储电容保持至下一帧更新。(4)发光阶段第一扫描控制线、交流驱动控制线为低电平，发光控制线为高电平，第一晶体管和第四晶体管处于关断状态，第三晶体管处于导通状态，第二晶体管驱动有机发光二极管发光，发光阶段第二晶体管的栅源电压保持不变，从而维持有机发光二极管在一帧时间内亮度不变直到下一帧图像刷新。本发明与现有技术相比，优点及效果在于本发明提出的有源有机发光二极管显示器的交流像素驱动电路，在实现有源有机发光二极管交流驱动的同时，还可有效补偿晶体管阈值电压漂移和有机发光二极管开启电压退化，从而提高有源有机发光二极管显示器的显示画面亮度均勻性及其工作寿命。
图1是本发明有源有机发光二极管显示器的交流像素驱动电路图；图2是图1的信号时序图。其中第一晶体管Tl、第二晶体管T2、第三晶体管T3、第四晶体管T4、存储电容 Cs、第一扫描控制线Vscanl、交流驱动控制线VsCan2、发光控制线Vems、参考电位线Vref、 电源线Vdd、地线Vss、数据线Vdata、有机发光二极管OLED。
具体实施例方式下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。实施例如图1所示，本发明有源有机发光二极管显示器的交流像素驱动电路图，包括第一晶体管Tl、第二晶体管T2、第三晶体管T3、第四晶体管T4、存储电容Cs、第一扫描控制线 Vscanl、交流驱动控制线Vscan2、发光控制线Vems、电源线Vdd、地线Vss、参考电位线Vref、 数据线Vdata、有机发光二极管OLED (以下仅以OLED表示)。上述这些晶体管可以采用多晶硅薄膜晶体管、非晶硅薄膜晶体管、氧化锌基薄膜晶体管或有机薄膜晶体管中的任意一种。所述第一晶体管Tl的漏极接数据线Vdata，栅极接第一扫描控制线Vscanl，源极接存储电容Cs的A端，所述第一晶体管Tl为数据电压写入到第二晶体管T2的栅极并存储于Cs提供通路；所述第二晶体管T2漏极接第三晶体管T3的源极，栅极接存储电容Cs的A端，源极接第四晶体管T4的漏极以及存储电容的B端，并通过OLED与地相连，所述第二晶体管T2 驱动OLED发光；所述第三晶体管T3漏极接电源线Vdd，栅极接发光控制线Vems，所述第三晶体管 T3为第二晶体管T2阈值电压存储提供充电通路并为驱动OLED发光提供通路；所述第四晶体管T4栅极接交流驱动控制线VsCan2，源极接参考电位Vref，所述第四晶体管T4提供OLED放电通路使B点电位降至参考电位Vref，并避免OLED在特性恢复阶段发光。像素驱动电路工作时，第一晶体管Tl、第三晶体管T3和第四晶体管T4均工作于线性区，起驱动作用的第二晶体管T2工作在饱和区。各信号线的输入时序如图2所示。该像素驱动电路通过以下方法步骤实现(1)在特性恢复阶段，第一扫描控制线Vscanl、交流驱动控制线VsCan2处于高电平，发光控制线Vems处于低电平，数据线置为地电位电平Vss，第一晶体管Tl和第四晶体管 T4导通，第三晶体管T3关断，A点电位通过第一晶体管Tl被重置为Vss，OLED阳极存储的电荷放电直至其电位与参考电位Vref相等；这时OLED的阴极电位Vss大于阳极电位Vref， 由此OLED两端实现反向偏置而使OLED处于特性恢复阶段，从而实现有源OLED像素的交流驱动。注意，在此阶段，第三晶体管T3处于关断状态导致第二晶体管T2不能流过电流，因而不会影响OLED阳极的放电。(2)在阈值电压存储阶段，第一扫描控制线Vscanl保持原来的高电平，交流驱动控制线VsCan2跳至低电平，发光控制线Vems跳至高电平，数据线和A点电位维持为地电位电平Vss，第一晶体管Tl和第三晶体管T3处于导通状态，第四晶体管T4处于关断状态，电源Vdd通过第三晶体管T3、第二晶体管T2对OLED阳极B点进行充电直到第二晶体管T2截止，此时，B点电位值为地电位电平减去第二晶体管T2的阈值电压Vth，即Vb = _Vth，则存储电容Cs两端电压即为第二晶体管T2的阈值电压。(3)在数据电压写入阶段，第一扫描控制线Vscanl为高电平，交流驱动控制线VsCan2和发光控制线Vems为低电平，第一晶体管Tl处于导通状态，第三晶体管T3 和第四晶体管T4处于关断状态，数据电压Vdata通过第一晶体管Tl写入到第二晶体管T2的栅极并由存储电容Cs保持至下一帧更新；此时根据电容耦合效应B点电位为
权利要求
1.有源有机发光二极管显示器的交流像素驱动电路，该驱动电路包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、存储电容、第一扫描控制线、交流驱动控制线、发光控制线、电源线、地线、参考电位线、数据线、有机发光二极管；所述第一晶体管的漏极接数据线，栅极接第一扫描控制线，源极接存储电容的A端，所述第一晶体管为数据电压写入到第二晶体管的栅极并存储于存储电容提供通路；所述第二晶体管漏极接第三晶体管的源极，栅极接存储电容的A端，源极接第四晶体管的漏极以及存储电容的B端，并通过有机发光二极管与地相连，所述第二晶体管驱动有机发光二极管发光；所述第三晶体管漏极接电源线，栅极接发光控制线，所述第三晶体管为第二晶体管阈值电压存储提供充电通路并为驱动有机发光二极管发光提供通路；所述第四晶体管栅极接交流驱动控制线，源极接参考电位，所述第四晶体管提供放电通路使B点电位降至参考电位，并避免在特性恢复阶段发光。
2.根据权利要求1所述的有源有机发光二极管显示器的交流像素驱动电路，其特征在于，所述第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管，为多晶硅薄膜晶体管、非晶硅薄膜晶体管、氧化锌基薄膜晶体管或有机薄膜晶体管中的任意一种晶体管。
3.根据权利要求1至2所述的有源有机发光二极管显示器的交流像素驱动电路的驱动方法，其特征在于，包括下列步骤(1)特性恢复阶段第一扫描控制线、交流驱动控制线处于高电平，发光控制线处于低电平，数据线置为地电位电平，第一晶体管和第四晶体管导通，第三晶体管关断，A点电位通过第一晶体管被重置为地电位，有机发光二极管阳极存储的电荷放电直至其电位与参考电位相等；这时有机发光二极管的阴极电位大于阳极电位，由此有机发光二极管两端实现反向偏置而使有机发光二极管处于特性恢复阶段，实现有源有机发光二极管像素的交流驱动；在此阶段，第三晶体管处于关断状态导致第二晶体管不能流过电流，不会影响OLED阳极的放电；(2)阈值电压存储阶段第一扫描控制线保持原来的高电平，交流驱动控制线跳至低电平，发光控制线跳至高电平，数据线和A点电位维持为地电位电平，第一晶体管和第三晶体管处于导通状态，第四晶体管处于关断状态，电源通过第三晶体管、第二晶体管对阳极B 点进行充电直到第二晶体管截止，此时，存储电容两端电压即为第二晶体管的阈值电压；(3)数据电压写入阶段第一扫描控制线为高电平，交流驱动控制线和发光控制线为低电平，第一晶体管处于导通状态，第三晶体管和第四晶体管处于关断状态，数据电压通过第一晶体管写入到第二晶体管的栅极并由存储电容保持至下一帧更新；(4)发光阶段第一扫描控制线、交流驱动控制线为低电平，发光控制线为高电平，第一晶体管和第四晶体管处于关断状态，第三晶体管处于导通状态，第二晶体管驱动有机发光二极管发光，发光阶段第二晶体管的栅源电压保持不变，从而维持有机发光二极管在一帧时间内亮度不变直到下一帧图像刷新。
全文摘要
本发明公开了有源有机发光二极管显示器的交流像素驱动电路及驱动方法，包括驱动晶体管，开关晶体管，存储电容和OLED，第一晶体管的漏极接数据线，栅极接第一扫描控制线，源极接存储电容A端，第二晶体管漏极接第三晶体管的源极，栅极接存储电容A端以及第一晶体管的源极，源极接第四晶体管的漏极以及存储电容B端，并通过有机发光二极管与地相连，第三晶体管漏极接电源线，栅极接发光控制线，第四晶体管的栅极接第二扫描控制线，源极接参考电位。本发明使OLED工作于交流驱动方式从而促进OLED从退化中恢复特性，有效提高OLED工作寿命，并可有效补偿薄膜晶体管阈值电压漂移和OLED开启电压的退化而提高显示画面的均匀性。
文档编号G09G3/32GK102222468SQ20111017057
公开日2011年10月19日 申请日期2011年6月23日 优先权日2011年6月23日
发明者吴为敬, 周雷, 张立荣, 彭俊彪, 王磊, 许伟 申请人:华南理工大学